DE102015208160A1 - Transmission control method - Google Patents

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DE102015208160A1
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DE
Germany
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power
transmission
electric machine
speed
drive
Prior art date
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Pending
Application number
DE102015208160.5A
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German (de)
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Rainer Gugel
Norbert Fritz
David Müller
Andrew K. Rekow
Dennis L. Jeffries
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Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine leistungsverzweigte Getriebevorrichtung (10), insbesondere in einem Fahrzeug (50), wobei die Getriebevorrichtung (10) einen elektrischen Variator (20) und ein Getriebe mit verstellbarer Übersetzung (40) umfasst, um einen Antriebsmotor (52) mit einem Fahrantrieb (42) des Fahrzeugs (50) zu verbinden.The invention relates to a power-split transmission device (10), in particular in a vehicle (50), wherein the transmission device (10) comprises an electric variator (20) and an adjustable ratio transmission (40) to a drive motor (52) with a traction drive (42) of the vehicle (50).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer leistungsverzweigten Getriebevorrichtung, insbesondere in einem Fahrzeug, wobei die Getriebevorrichtung einen elektrischen Variator und ein Getriebe mit verstellbarer Übersetzung umfasst, um einen Antriebsmotor mit einem Fahrantrieb des Fahrzeugs zu verbinden undwobei der elektrische Variator ein Summierungsgetriebe, zumindest eine erste und zumindest eine zweite elektrische Maschine und eine Steuerung der elektrischen Maschinen zum stufenlosen Variieren einer Übersetzung des Summierungsgetriebes umfasst.The invention relates to a method for controlling a power-split transmission device, in particular in a vehicle, wherein the transmission device comprises an electric variator and a transmission with adjustable ratio to connect a drive motor with a drive of the vehicle and the electric variator a summation, at least a first and at least a second electric machine and a controller of the electric machines for continuously varying a ratio of the summation gear comprises.

Stufenlos leistungsverzweigte Getriebevorrichtungen sind in Baumaschinen und landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Traktoren, nach heutigem Stand der Technik insbesondere häufig im Premiumsegment anzutreffen und als hydraulisch-mechanisch leistungsverzweigte Getriebe ausgeführt. Der Leistungsfluss teilt sich hierbei in einen mechanischen Pfad, regelmäßig über einen oder mehrere Planetenradsätze geführt, und in einen hydrostatischen Pfad auf, in dem die Leistung über einen hydrostatischen Variator geführt wird, mit dem eine stufenlose Einstellung der Übersetzung vorgenommen werden kann. Am Markt erhältlich sind derartige Getriebevorrichtungen beispielsweise von Herstellern wie John Deere oder Fendt.Infinitely power-split transmission devices are found in construction machinery and agricultural machinery, such as tractors, according to the current state of the art in particular often in the premium segment and designed as a hydraulic-mechanical power-split transmission. The power flow is divided here into a mechanical path, regularly guided over one or more planetary gear sets, and in a hydrostatic path, in which the power is passed through a hydrostatic variator, with a stepless adjustment of the translation can be made. Such transmission devices are available on the market from, for example, manufacturers such as John Deere or Fendt.

Aus der DE 197 49 074 C2 und der DE 10 2012 204 477 A1 sind stufenlos leistungsverzweigte Getriebevorrichtungen bekannt, bei denen der variable Pfad jeweils als elektrischer Variator ausgeführt ist. Bei derartigen elektro-mechanischen Getrieben wird sowohl mechanische als auch elektrische Leistung als Antriebsleistung genutzt.From the DE 197 49 074 C2 and the DE 10 2012 204 477 A1 continuously variable power transmission devices are known in which the variable path is designed in each case as an electrical variator. In such electro-mechanical transmissions, both mechanical and electrical power is used as drive power.

Eine andere Entwicklungsrichtung bei Baumaschinen und landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugen besteht in dem Aufbau eines zu dem bestehenden Bordnetz der Maschine zusätzlichen und mit einer höheren Nennspannung betriebenen zweiten Bordnetzes, mit dem elektrische Verbraucher, die eine derart höhere Nennspannung für ihren Betrieb benötigen, angetrieben werden können. Diese elektrischen Verbraucher können sowohl auf der Maschine an sich als auch auf einem Anbaugerät angeordnet sein. Herkömmlicherweise wird dieses zusätzliche zweite Bordnetz auf der Maschine durch ein eigenes dafür vorgesehenes Generatorsystem erzeugt. Hierbei entstehen allerdings zusätzliche Produktkosten und es reduziert sich der Gesamtwirkungsgrad infolge der zusätzlichen Bauteile.Another development direction in construction machinery and agricultural work vehicles is the construction of a to the existing electrical system of the machine additional and operated with a higher nominal voltage second electrical system, with the electrical consumers who need such a higher rated voltage for their operation, can be driven. These electrical consumers can be arranged both on the machine itself and on an attachment. Conventionally, this additional second electrical system is generated on the machine by a dedicated dedicated generator system. This, however, additional product costs and it reduces the overall efficiency due to the additional components.

Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein zweites Bordnetz auf dem Fahrzeug in integrierter Weise gespeist werden kann.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a method with which a second electrical system can be powered on the vehicle in an integrated manner.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei dem erfindungsgemäß bei Erkennen einer externen Leistungsanforderung eines elektrischen Verbrauchers ein Übersetzungsbereich des Getriebe mit verstellbarer Übersetzung derart eingestellt wird, dass die zweite elektrische Maschine generatorisch und die erste elektrische Maschine derart betrieben wird, dass eine bezogen auf die externe Leistungsanforderung bestehende Leistungsunterdeckung oder Leistungsüberdeckung kompensiert wird.The object is achieved by a method according to the preamble of claim 1, wherein according to the invention upon detection of an external power requirement of an electrical load, a transmission range of the transmission with adjustable ratio is set such that the second electric machine is operated as a generator and the first electric machine in that a performance deficit or service coverage existing in relation to the external service request is compensated.

Die erste elektrische Maschine kann bevorzugterweise spannungsgeregelt betrieben werden. Hierdurch wird die für die Regulierung eines Gleichstromzwischenkreises erforderliche elektrische Leistung produziert oder verbraucht. Die zweite elektrische Maschine kann drehzahlgeregelt betrieben werden. Hierdurch wird die elektrische Leistung produziert oder verbraucht, um abhängig von der aktuell herrschenden Traktionsanforderung des Fahrzeugs über die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine die Übersetzung des Summierungsgetriebes einzustellen. Als Kogeneration soll nun ein Zustand bezeichnet werden, in dem beide elektrische Maschinen generatorisch betrieben werden. Unter externer Leistungsanforderung wird in diesem Kontext eine Leistungsanforderung verstanden, die außerhalb der Getriebevorrichtung entsteht. Somit kann die externe Leistungsanforderung beispielsweise von einem auf dem Arbeitsfahrzeug angeordneten elektrischen Verbraucher oder von einem auf einem Anbaugerät des Arbeitsfahrzeugs angeordneten elektrischen Verbraucher stammen.The first electrical machine can preferably be operated under voltage control. As a result, the required for the regulation of a DC link electrical power is produced or consumed. The second electric machine can be operated speed-controlled. As a result, the electrical power is produced or consumed in order to adjust the ratio of the summation gearbox depending on the currently prevailing traction requirement of the vehicle on the speed of the second electric machine. The cogeneration is now a state in which both electrical machines are operated as a generator. In this context, external power requirement is understood to mean a power requirement which arises outside the transmission device. Thus, the external power demand may originate, for example, from an electrical load arranged on the work vehicle or from an electrical load arranged on an attachment of the work vehicle.

Unter einer Leistungsunterdeckung bzw. Leistungsüberdeckung wird in diesem Kontext eine Differenz zwischen der von den beiden elektrischen Maschinen oder nur einer der elektrischen Maschinen erzeugten elektrischen Leistung und der Höhe der externen Leistungsanforderung dahingehend verstanden, dass eine Unterdeckung vorliegt, wenn die externe Leistungsanforderung die erzeugte elektrische Leistung übersteigt, und dass eine Überdeckung vorliegt, wenn die erzeugte elektrische Leistung die externe Leistungsanforderung übersteigt. Power undercapacity in this context is understood as meaning a difference between the electric power generated by the two electric machines or only one of the electric machines and the level of the external power request that there is a shortage when the external power demand is the generated electric power exceeds, and that an overlap exists when the generated electric power exceeds the external power requirement.

Es kann der Fall auftreten, dass die zweite elektrische Maschine eine elektrische Leistung in einer bestimmten Höhe erzeugt, aber ein höherer externer Leistungsbedarf besteht. Um diese Differenz zumindest teilweise zu kompensieren kann die erste elektrische Maschine ebenfalls generatorisch betrieben werden. Es kann andererseits der Fall auftreten, dass die zweite elektrische Maschine eine elektrische Leistung in einer bestimmten Höhe erzeugt, aber ein niedrigerer externer Leistungsbedarf besteht. Um diese Differenz, die dann einen Leistungsüberschuss darstellt, zu kompensieren, wird die erste elektrische Maschine motorisch betrieben, um diesen Leistungsüberschuss aufzunehmen und als Blindleistung in das Summierungsgetriebe zurückzuführen.It may be the case that the second electric machine generates electric power at a certain level but has a higher external power demand. To compensate for this difference at least partially, the first electric machine can also be operated as a generator. On the other hand, it may be the case that the second electric machine generates electric power at a certain level but has a lower external power requirement. In order to compensate for this difference, which then represents a power surplus, the first electric machine is operated by a motor to absorb this power surplus and return it to the summation gear as reactive power.

Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, dass eine im Variatorzweig entgegen der ursprünglichen Richtung fließende Blindleistung zur Deckung einer externen Leistungsanforderung herangezogen werden kann. Hierzu kann gezielt ein solcher Übersetzungsbereich des Getriebes mit verstellbarer Übersetzung eingestellt werden, dass das Summierungsgetriebe eine Leistung in den Variatorzweig hinein abgibt. Diese in den Variatorzweig abgegebene Leistung wird nicht als Blindleistung in das Summierungsgetriebe zurückgeführt, da sie erfindungsgemäß über die zweite elektrische Maschine und über die Steuerung als elektrische Leistung zur Deckung der externen Leistungsanforderung abgeführt wird. Wenn die externe Leistungsanforderung nicht von der zweiten elektrischen Maschine alleine gedeckt werden kann, kann auch die erste elektrische Maschine generatorisch betrieben werden, so dass beide elektrische Maschinen im Sinne der Kogeneration betrieben werden. Der Vorteil dieses Betriebsmodus besteht darin, dass mittels zweier elektrischer Maschinen ein externer Leistungsbedarfs gedeckt werden kann, so dass das Leistungsniveau jeder einzelnen Maschine und der entsprechenden Elektronik reduziert werden kann.According to the invention, it has now been recognized that reactive power flowing in the variator branch opposite to the original direction can be used to cover an external power requirement. For this purpose, such a transmission range of the transmission can be adjusted with adjustable translation specifically that the summation outputs a power in the variator in it. This output in the variator branch power is not returned as reactive power in the summation, since it is discharged according to the invention via the second electric machine and the controller as electrical power to cover the external power requirement. If the external power requirement can not be covered by the second electric machine alone, the first electric machine can also be operated as a generator, so that both electric machines are operated in the sense of cogeneration. The advantage of this mode of operation is that by means of two electrical machines, an external power demand can be met, so that the performance level of each machine and the corresponding electronics can be reduced.

Bevorzugt wird das Summierungsgetriebe durch ein Planetenradgetriebe mit drei Antriebsschnittstellen gebildet, wobei je nach Richtung des Leistungsflusses die Antriebsschnittstellen als Eingang oder als Ausgang des Planetenradgetriebes wirken können. Es kann vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor mit der ersten Antriebsschnittstelle des Planetenradgetriebes antriebsverbunden ist, um die Getriebevorrichtung mit Antriebsleistung zu versorgen, die wiederum über das mit der zweiten Antriebsschnittstelle des Planetenradgetriebes verbundene Getriebe mit verstellbarer Übersetzung an den Fahrantrieb weitergegeben werden kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die zweite der beiden elektrischen Maschinen mit der dritten Antriebsschnittstelle des Planetenradgetriebes antriebsverbunden ist, um eine variable Übersetzung zwischen der ersten Antriebsschnittstelle und der zweiten Antriebsschnittstelle des Planetenradgetriebes darzustellen. Bevorzugt ist die zweite der beiden elektrischen Maschinen mit dem Antriebsmotor des Arbeitsfahrzeugs antriebsverbunden, wobei dies unter Zwischenschaltung einer Übersetzung in Form einer Stirnradstufe erfolgen kann.Preferably, the summation gear is formed by a planetary gear with three drive interfaces, depending on the direction of the power flow, the drive interfaces can act as an input or output of the planetary gear. It can be provided that the drive motor is drive-connected to the first drive interface of the planetary gear, in order to supply drive power to the transmission device, which in turn can be passed to the traction drive via the transmission with adjustable ratio connected to the second drive interface of the planetary gear. Furthermore, it can be provided that the second of the two electrical machines is drive-connected to the third drive interface of the planetary gear in order to represent a variable ratio between the first drive interface and the second drive interface of the planetary gear. Preferably, the second of the two electric machines is drive-connected to the drive motor of the working vehicle, wherein this can be done with the interposition of a translation in the form of a spur gear.

Während des Antriebs der Arbeitsmaschine durch den Antriebsmotor kann die zweite elektrische Maschine im Generatorbetrieb und im Motorbetrieb betrieben werden. Der Generatorbetrieb erzeugt elektrische Leistung, die per Definition mit einem negativen Vorzeichen versehen ist, und der Motorbetrieb benötigt bzw. verbraucht elektrische Leistung. Der Leistungsbedarf im Motorbetrieb beziehungsweise die Leistungsabgabe im Generatorbetrieb der zweiten elektrischen Maschine ist abhängig von der erforderlichen Zugkraft des Arbeitsfahrzeugs und der nötigen Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine, um das einzustellende Übersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes zu erreichen.During the drive of the working machine by the drive motor, the second electric machine can be operated in generator mode and in engine mode. The generator operation generates electrical power that is by definition given a negative sign and the motor operation consumes or consumes electrical power. The power requirement in engine operation or the power output in generator operation of the second electric machine is dependent on the required tractive force of the work vehicle and the required speed of the second electric machine to achieve the set ratio of the planetary gear.

Im Fall einer externen Leistungsanforderung kann ein Übersetzungsbereich des Getriebes mit verstellbarer Übersetzung gewählt werden, so dass die zweite elektrische Maschine im Generatorbetrieb betrieben wird. Die von der zweiten elektrischen Maschine im Generatorbetrieb abgegebene elektrische Leistung kann über die Steuerung einem externen elektrischen Verbraucher zur Verfügung gestellt, um einen bestehenden externen Leistungsbedarf zu decken. Insgesamt steigt durch das erfindungsgemäße Getriebesteuerverfahren der an der Ausgangswelle und der Steuerung der Getriebevorrichtung erzielte Gesamtwirkungsgrad, da die elektrische Leistung der zweiten Maschine zur Erfüllung von Zugkrafterfordernissen ohnehin erzeugt werden muss. Der Vorteil besteht nun darin, dass diese elektrische Leistung nicht als Blindleistung über den Variatorzweig wieder in das Planetenradgetriebe eingespeist wird, sondern über die Steuerung einem externen elektrischen Verbraucher zur Verfügung gestellt wird.In the case of an external power demand, a gear ratio range of the variable speed gearbox can be selected so that the second electric machine operates in generator mode. The electrical power output by the second electrical machine during generator operation may be provided by the controller to an external electrical load to meet an existing external power demand. Overall, increases the achieved by the transmission control method according to the invention on the output shaft and the control of the transmission device overall efficiency, since the electrical power of the second machine to meet Zugkrafterfordernissen must be generated anyway. The advantage consists in the fact that this electrical power is not fed back into the planetary gear as reactive power via the variator branch, but is made available to an external electrical load via the control.

Bevorzugt wird eine Übersetzung des Getriebes unter Berücksichtigung eines Fahrwiderstandes, der externen Leistungsanforderung und eines Fahrgeschwindigkeitswunsches eingestellt. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein Übersetzungsbereich des Getriebes mit verstellbarer Übersetzung nur dann angesteuert wird bzw. nur dann ein anderer als der vorliegende Übersetzungsbereich angesteuert wird, wenn der momentan herrschende Fahrwiderstand und die Fahrgeschwindigkeit dies erlauben.Preferably, a ratio of the transmission is set in consideration of a running resistance, the external power demand, and a travel speed request. This ensures that a transmission range of the transmission with adjustable ratio is only then controlled or only a different than the present transmission range is controlled when the currently prevailing driving resistance and the driving speed allow this.

Bevorzugt ist ein mit der Steuerung verbundener Energiespeicher vorgesehen, um eine bezogen auf die externe Leistungsanforderung bestehende Leistungsüberdeckung oder Leistungsunterdeckung zu kompensieren. Hierdurch ist gewährleistet, dass im Falle einer Leistungsüberdeckung nochmals weniger Leistung als Blindleistung zirkuliert und im Falle einer Leistungsunterdeckung kann aus dem Energiespeicher Leistung zugesteuert werden.Preferably, an energy store connected to the controller is provided in order to compensate for an existing power coverage or power shortage based on the external power request. This ensures that, in the case of a power overlap, even less power circulates than reactive power, and in the case of a power shortage, power can be supplied from the energy store.

Bevorzugt erfolgt über die Steuerung eine Drehmomentverstellung der elektrischen Maschinen unabhängig von der Drehzahl der elektrischen Maschinen, um Energie in jede der elektrischen Maschinen oder einen Energiespeicher zu speisen und jede der beiden elektrischen Maschinen generatorisch zu betreiben.Preferably, the control is a torque adjustment of the electric machines, regardless of the speed of the electric machines to power energy in each of the electrical machines or an energy storage and operate each of the two electric machines as a generator.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren beschrieben. Hierin zeigen The invention will be described below with reference to the figures. Show here

1 ein landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug mit einem Anbaugerät; 1 an agricultural work vehicle with an attachment;

2a–2c Blockschaltbilder einer Antriebsanordnung mit verschiedenen Leistungsflüssen; 2a - 2c Block diagrams of a drive arrangement with different power flows;

3a eine Antriebsanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebesteuerverfahrens; 3a a drive arrangement for carrying out the transmission control method according to the invention;

3b Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm für die Antriebsanordnung gemäß 3a; 3b Speed-speed diagram for the drive assembly according to 3a ;

3c elektrische Leistungsverläufe über der Fahrzeuggeschwindigkeit ohne erfindungsgemäße Getriebesteuerung für die Antriebsanordnung gemäß 3a; 3c electrical power curves over the vehicle speed without inventive transmission control for the drive assembly according to 3a ;

3d elektrische Leistungsverläufe über der Fahrzeuggeschwindigkeit mit erfindungsgemäßer Getriebesteuerung; 3d electrical performance curves over the vehicle speed with inventive transmission control;

4a weitere Antriebsanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebesteuerverfahrens; 4a further drive arrangement for carrying out the transmission control method according to the invention;

4b Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm für die Antriebsanordnung gemäß 4a; 4b Speed-speed diagram for the drive assembly according to 4a ;

5a weitere Antriebsanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebesteuerverfahrens; 5a further drive arrangement for carrying out the transmission control method according to the invention;

5b Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm für die Antriebsanordnung gemäß 5a; 5b Speed-speed diagram for the drive assembly according to 5a ;

6a weitere Antriebsanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebesteuerverfahrens; 6a further drive arrangement for carrying out the transmission control method according to the invention;

6b Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm für die Antriebsanordnung gemäß 6a und 6b Speed-speed diagram for the drive assembly according to 6a and

7a, 7b weitere Antriebsanordnungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebesteuerverfahrens. 7a . 7b further drive arrangements for carrying out the transmission control method according to the invention.

Die 1 zeigt eine mögliche Anordnung eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs 50 mit einer nur schematisch angedeuteten leistungsverzweigten Getriebevorrichtung 10, die von einem Antriebsmotor 52 angetrieben wird und dazu hergerichtet ist, eine elektrische Leistung über eine Steuerung 26 und eine Leistungsschnittstelle 54 in Form eines AEF-Konnektors einem elektrischen Verbraucher 60 in Form einer elektrischen Antriebsachse auf einem Anbaugerät 56 bereitzustellen. Weiterhin wird über die Getriebevorrichtung 10 eine Antriebsleistung auf einen Fahrantrieb 42 übertragen. Der Fahrantrieb 42 kann ein Differentialgetriebe 48 und eine Antriebsachse 44 mit Rädern 58 umfassen. Außerdem kann ein mit der Steuerung 26 verbundener Energiespeicher 27 vorgesehen sein, um elektrische Leistung zu speichern und abzugeben. Bei dem Energiespeicher 27 kann es sich beispielsweise um eine Batterievorrichtung handeln. Bei dieser Anordnung handelt es sich nur um ein mögliches Beispiel. So muss der elektrische Verbraucher 60 weder zwingend eine elektrische Antriebsachse sein, noch muss er auf dem Anbaugerät 56 angeordnet sein, sondern kann gleichermaßen auf dem Arbeitsfahrzeug 50 angeordnet sein. Auch kann anstatt eines AEF-Konnektors eine andere genormte oder nicht genormte Schnittstelle zum Einsatz kommen.The 1 shows a possible arrangement of an agricultural work vehicle 50 with only schematically indicated power-split transmission device 10 that by a drive motor 52 is driven and is prepared, an electrical power via a controller 26 and a performance interface 54 in the form of an AEF connector to an electrical consumer 60 in the form of an electric drive axle on an attachment 56 provide. Furthermore, via the transmission device 10 a drive power to a traction drive 42 transfer. The traction drive 42 can be a differential gear 48 and a drive axle 44 with wheels 58 include. Also, one can be with the controller 26 connected energy storage 27 be provided to store and deliver electrical power. In the energy storage 27 it may, for example, be a battery device. This arrangement is only one possible example. So must the electrical consumer 60 neither necessarily be an electric drive axle, nor does it have to be on the attachment 56 can be arranged, but can equally on the work vehicle 50 be arranged. Also, instead of an AEF connector another standardized or non-standard interface can be used.

Die 2a–2c zeigen ein Blockschaltbild einer möglichen Antriebsanordnung des landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs 50. Ein Antriebsmotor 52 in Form einer Verbrennungskraftmaschine überträgt seine Antriebsleistung auf eine Getriebevorrichtung 10. Ausgehend von der Getriebevorrichtung 10 wird die Antriebsleistung auf einen Fahrantrieb 42 übertragen, der Komponenten wie ein Differentialgetriebe und eine Antriebsachse mit Rädern umfassen kann.The 2a - 2c show a block diagram of a possible drive arrangement of agricultural work vehicle 50 , A drive motor 52 in the form of an internal combustion engine transmits its drive power to a transmission device 10 , Starting from the transmission device 10 is the drive power to a traction drive 42 transmitted, which may include components such as a differential gear and a drive axle with wheels.

Die Getriebevorrichtung 10 umfasst einen Variator 20, bestehend aus zumindest einem Summierungsgetriebe 30, zumindest einer ersten elektrischen Maschine 22, zumindest einer zweiten elektrischen Maschine 24 und einer Steuerung 26, und ein Getriebe mit verstellbarer Übersetzung 40. Über die zweite elektrische Maschine 24 kann stufenlos ein Übersetzungsverhältnis des Summierungsgetriebes eingestellt werden. Das Getriebe mit verstellbarer Übersetzung 40 kann als Gruppenschaltgetriebe mit beispielsweise fünf Schaltgruppen A, B, C, D, E ausgeführt sein. In konkreter Ausgestaltung kann das Getriebe 40 als Doppelkupplungsgetriebe oder als kontinuierlich verstellbares Getriebe ausgeführt sein. Die Steuerung 26 kann über eine Leistungsschnittstelle 54 mit einem elektrischen Verbraucher verbunden werden. Die Getriebevorrichtung 10 kann außerdem ein bedarfsweise zuschaltbares Umkehrgetriebe 28, welches als Planetenradgetriebe ausgeführt sein kann, und ein bedarfsweise zuschaltbares Kriechganggetriebe 46 umfassen. Sowohl das Umkehrgetriebe 28 als auch das Kriechganggetriebe können dem Summierungsgetriebe 30 vorgeschaltet oder nachgeschaltet sein.The transmission device 10 includes a variator 20 consisting of at least one summation gear 30 , at least a first electric machine 22 , at least a second electric machine 24 and a controller 26 , and a gearbox with adjustable translation 40 , About the second electric machine 24 can be adjusted continuously a gear ratio of the summation. The gearbox with adjustable translation 40 can be designed as a group transmission with, for example, five switching groups A, B, C, D, E. In concrete embodiment, the transmission 40 be designed as a double-clutch transmission or continuously variable transmission. The control 26 can have a performance interface 54 be connected to an electrical consumer. The transmission device 10 can also be a switchable as needed reverse gear 28 , which may be designed as a planetary gear, and a if necessary connectable creep gear 46 include. Both the reverse gear 28 as well as the creeper can the summation gear 30 upstream or downstream.

Über die Steuerung 26 kann eine Drehmomentverstellung der beiden elektrischen Maschinen 22, 24 unabhängig von der Drehzahl der beiden elektrischen Maschinen 22, 24 erfolgen. Abhängig von der einzustellenden Übersetzung des Summierungsgetriebes 30 kann die zweite elektrische Maschine 24 in der einen Drehrichtung im Motorbetrieb und in der entgegengesetzten Richtung im Generatorbetrieb betrieben werden. Wenn für das Summierungsgetriebe 30 eine Übersetzung einzustellen ist, für die ein Motorbetrieb der zweiten elektrischen Maschine 24 erforderlich ist, so wird die erste elektrische Maschine 22 im Generatorbetrieb betrieben und die hierdurch erzeugte elektrische Leistung der zweiten elektrischen Maschine 24 für deren Motorbetrieb zur Verfügung gestellt. About the controller 26 can be a torque adjustment of the two electric machines 22 . 24 regardless of the speed of the two electric machines 22 . 24 respectively. Depending on the translation of the summing 30 can the second electric machine 24 be operated in the one direction of rotation in engine operation and in the opposite direction in the generator mode. If for the summation gear 30 is to set a translation for the engine operation of the second electric machine 24 is required, then becomes the first electric machine 22 operated in the generator mode and the electrical power generated thereby the second electric machine 24 provided for their engine operation.

Dieser Fall der Ansteuerung kann anhand der 2a in qualitativer Hinsicht erläutert werden. Anhand von Pfeilspitzen ist der Fluss von Leistungseinheiten gezeigt, wobei eine Leistungseinheit mit einer Pfeilspitze symbolisiert wird. Es wird angenommen, dass der Antriebsmotor 52 vier Leistungseinheiten abgibt, von denen drei Leistungseinheiten in das Summierungsgetriebe 30 fließen und eine Leistungseinheit über den Variator 20 in das Summierungsgetriebe 30 fließt, so dass schließlich vier Leistungseinheiten in Richtung Schaltgetriebe 40 abfließen.This case of control can be based on the 2a be explained in qualitative terms. Arrowheads show the flow of power units, with a power unit symbolized by an arrowhead. It is believed that the drive motor 52 four power units outputs, of which three power units in the summation gear 30 flow and a power unit via the variator 20 in the summation gearbox 30 flows, so that finally four power units towards manual transmission 40 flow away.

Wenn für das Summierungsgetriebe 30 eine Übersetzung einzustellen ist, für die ein Generatorbetrieb der zweiten elektrischen Maschine 24 erforderlich ist, so wird hierdurch elektrische Leistung erzeugt, die einem anderen elektrischen Verbraucher zur Verfügung gestellt werden kann. Hierbei sind zwei Szenarien voneinander zu unterscheiden: Bei dem ersten Szenario besteht keine externe Leistungsanforderung, so dass die Steuerung 26 die erste elektrische Maschine 22 im Motorbetrieb ansteuert und ihr die von der zweiten elektrischen Maschine 24 erzeugte elektrische Leistung zur Verfügung stellt. Dieses erste Szenario kann anhand der 2b in qualitativer Hinsicht erläutert werden. Wieder wird angenommen, dass der Antriebsmotor 52 vier Leistungseinheiten abgibt. Da die zweite elektrische Maschine 24 jedoch im Generatorbetrieb betrieben wird, fließt über das Summierungsgetriebe 30 eine Leistungseinheit zum Antrieb in die zweite elektrische Maschine 24. Diese nicht nach Extern abgeführte Leistungseinheit fließt über die im Motorbetrieb betriebene erste elektrische Maschine 22 zurück auf den Eingang des Summierungsgetriebes 30, so dass zusammen mit den vier von dem Antriebsmotor 52 abgegebenen Leistungseinheiten fünf Leistungseinheiten in das Summierungsgetriebe 30 fließen. Da hiervon eine Leistungseinheit wiederum zum Antrieb der zweiten elektrischen Maschine 24 abfließt, fließen vier Leistungseinheiten in Richtung Getriebe 40 ab. Diese Leistungsüberhöhung um eine Leistungseinheit innerhalb des Summierungsgetriebes 30 ergibt sich infolge der über den Variator 20 rückwärts zirkulierenden Blindleistung.If for the summation gear 30 to set a translation for which a generator operation of the second electric machine 24 is required, so this electrical power is generated, which can be made available to another electrical consumer. Here are two scenarios to distinguish: In the first scenario, there is no external power requirement, so the controller 26 the first electric machine 22 in motor mode and drives her from the second electric machine 24 provides generated electrical power. This first scenario can be based on the 2 B be explained in qualitative terms. Again, it is assumed that the drive motor 52 delivers four power units. Because the second electric machine 24 however, is operated in generator mode, flows through the summation 30 a power unit for driving in the second electric machine 24 , This power unit, which is not discharged to the outside, flows via the first electric machine that is operated during engine operation 22 back to the input of the summation gear 30 so that together with the four of the drive motor 52 delivered power units five power units in the summation gear 30 flow. Since this is a power unit turn to drive the second electric machine 24 flows, four power units flow towards the transmission 40 from. This power increase by one power unit within the summation gear 30 arises as a result of over the variator 20 reverse circulating reactive power.

Bei dem zweiten Szenario besteht eine externe Leistungsanforderung, so dass die von der zweiten elektrischen Maschine 24 erzeugte elektrische Leistung einem externen Verbraucher, beispielsweise der elektrischen Antriebsachse eines Anbaugeräts, zur Verfügung gestellt werden kann. Dieses zweite Szenario kann anhand der 2c in qualitativer Hinsicht erläutert werden. In der 2c wird die von der zweiten elektrischen Maschine 24 erzeugte Leistungseinheit über die Steuerung 26 und den AEF-Konnektor 54 einem externen elektrischen Verbraucher zur Verfügung gestellt, um eine entsprechende externe Leitungsanforderung zu decken. Zusätzlich wird die erste elektrische Maschine 22 von der Steuerung 26 im Generatorbetrieb angesteuert und die zwei durch die beiden elektrischen Maschinen 22, 24 erzeugten Leistungseinheiten werden über den AEF-Konnektor 54 einem externen elektrischen Verbraucher zur Verfügung gestellt. Entsprechend fließen nur zwei Leistungseinheiten in Richtung des Fahrantriebs 42. Lediglich in einem hier nicht dargestellten Sonderfall kann die Steuerung 26 die erste elektrische Maschine 22 in einem Leerlaufzustand ansteuern, so dass entsprechend von den vier Leistungseinheiten des Antriebsmotors 52 nur drei Leistungseinheiten in Richtung des Fahrantriebs 42 und eine Leistungseinheit über den AEF-Konnektor 54 fließen.In the second scenario, there is an external power demand, so that the second electric machine 24 generated electrical power to an external consumer, such as the electric drive axle of an attachment, can be provided. This second scenario can be based on the 2c be explained in qualitative terms. In the 2c will be the second electric machine 24 generated power unit via the controller 26 and the AEF connector 54 an external electrical load provided to cover a corresponding external line request. In addition, the first electric machine 22 from the controller 26 activated in generator mode and the two by the two electrical machines 22 . 24 generated power units are via the AEF connector 54 provided to an external electrical consumer. Accordingly, only two power units flow in the direction of the traction drive 42 , Only in a special case, not shown here, the controller 26 the first electric machine 22 in an idle state, so that corresponding to the four power units of the drive motor 52 only three power units in the direction of the traction drive 42 and a power unit via the AEF connector 54 flow.

Im Folgenden werden anhand der 3a–7b verschiedene, mögliche Konfigurationen von Getriebevorrichtungen und die entsprechende Durchführung des erfindungsgemäßen Getriebesteuerverfahrens beschrieben. Grundsätzlich ist bei den beschriebenen Getriebevorrichtungen zu unterscheiden zwischen einer Konfiguration (3a, 3b, 4a, 4b), bei der beim Wechseln der Übersetzungen des Getriebes 40 einen Drehzahlsprung der zweiten elektrischen Maschine 24 durchzuführen ist und einer Konfiguration (4a–5b), bei der beim Wechseln der Übersetzungen des Getriebes 40 kein oder nur ein sehr geringer Drehzahlsprung der zweiten elektrischen Maschine 24 durchzuführen ist. Weiterhin handelt es sich bei den Getriebevorrichtungen der 3a–5b um eingangsgekoppelte Anordnungen.The following are based on the 3a - 7b various possible configurations of transmission devices and the corresponding implementation of the transmission control method according to the invention described. Basically, in the case of the transmission devices described, a distinction must be made between a configuration ( 3a . 3b . 4a . 4b ), when changing the gear ratios 40 a speed jump of the second electric machine 24 and a configuration ( 4a - 5b ), when changing the gear ratios 40 no or only a very small speed jump of the second electric machine 24 is to perform. Furthermore, it is in the transmission devices of the 3a - 5b around input-coupled arrangements.

In der 3a–3d werden bereits in den vorherigen Figuren beschriebene Bauteile mit einem um 100 hochgesetztem Bezugszeichen versehen. Die 3a zeigt eine Antriebsanordnung des landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs, bei der ein Antriebsmotor 152 in Form einer Verbrennungskraftmaschine seine Antriebsleistung über ein bedarfsweise zuschaltbares reversierbares Planetenradgetriebe 128 und eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung 100 auf einen Fahrantrieb 142 überträgt. Der Fahrantrieb 142 kann regelmäßig ein Differentialgetriebe 148 und eine hintere Antriebsachse 144 mit Rädern 158 umfassen. Die Getriebevorrichtung 100 umfasst einen elektrischen Variator 120, bestehend aus einem Summierungsgetriebe 130 in Form eines Planetenradgetriebes und einer ersten elektrischen Maschine 122 und einer zweite elektrische Maschine 124 zum stufenlosen Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses des Summierungsgetriebes 130, und ein Getriebe mit verstellbarer Übersetzung 140 in Form eines Gruppenschaltgetriebes mit vorliegend fünf Schaltgruppen A, B, C, D und E. Der Variator 120 entspricht der Konfiguration, wonach beim Wechseln der Übersetzungen des Getriebes 140 ein Drehzahlsprung der zweiten elektrischen Maschine 124 durchzuführen ist. Dem Planetenradgetriebe 130 kann unmittelbar ein bedarfsweise zuschaltbares Kriechganggetriebe 146 nachgeordnet sein. Die beiden elektrischen Maschinen 122, 124 sind über die Steuerung 126 mit dem AEF-Konnektor 154 verbunden. Es können weitere aber nicht dargestellte Abtriebe vorgesehen sein, beispielsweise ein Abtrieb für einen Zapfwellenantrieb oder ein Abtrieb für einen bedarfsweise zuschaltbaren Vorderradantrieb.In the 3a - 3d are already described in the previous figures components with a order 100 provided high reference number. The 3a shows a drive assembly of agricultural work vehicle, in which a drive motor 152 in the form of an internal combustion engine, its drive power via an on demand switchable reversible planetary gear 128 and a transmission device according to the invention 100 on a traction drive 142 transfers. The traction drive 142 can regularly use a differential gear 148 and a rear drive axle 144 with wheels 158 include. The transmission device 100 includes an electric variator 120 consisting of a summation gear 130 in the form of a planetary gear and a first electrical machine 122 and a second electric machine 124 for continuously adjusting a transmission ratio of the summation gear 130 , and a gearbox with adjustable translation 140 in the form of a group transmission with present five switching groups A, B, C, D and E. The variator 120 corresponds to the configuration, according to which when changing the gearbox ratios 140 a speed jump of the second electric machine 124 is to perform. The planetary gear 130 can be a creeper gearbox that can be engaged as needed 146 be subordinate. The two electric machines 122 . 124 are about the controller 126 with the AEF connector 154 connected. There may be provided other but not shown drives, such as an output for a PTO or an output for a switchable as needed front wheel drive.

Der Antrieb des Planetenradgetriebes 130 erfolgt durch den Antriebsmotor 152 über das Hohlrad 134 des Planetenradgetriebes 130 und der Abtrieb in Richtung des Getriebes 140 erfolgt über den Planetenradträger 138 des Planetenradgetriebes 130. Hierzu kann über ein Schaltelement 162 das Hohlrad 134 mit der Antriebswelle 164 des Antriebsmotors 152 antriebsmäßig verbunden werden. Die zweite elektrische Maschine 124 ist über eine erste Stirnradstufe 166 antriebsmäßig mit dem Sonnenrad 136 des Planetenradgetriebes 130 verbunden, um stufenlos das Übersetzungsverhältnis zwischen dem angetriebenen Hohlrad 134 und dem treibenden Planetenradträger 138 des Planetenradgetriebes 130 zu variieren. Die erste elektrische Maschine 122 ist über eine zweite Stirnradstufe 168 antriebsmäßig mit der Antriebswelle 164 des Antriebsmotors 152 verbunden.The drive of the planetary gear 130 done by the drive motor 152 over the ring gear 134 of the planetary gear 130 and the output in the direction of the transmission 140 via the planet carrier 138 of the planetary gear 130 , For this purpose, via a switching element 162 the ring gear 134 with the drive shaft 164 of the drive motor 152 be connected drivingly. The second electric machine 124 is over a first spur gear stage 166 drivingly with the sun gear 136 of the planetary gear 130 connected to continuously the transmission ratio between the driven ring gear 134 and the driving planet carrier 138 of the planetary gear 130 to vary. The first electric machine 122 is via a second spur gear 168 drivingly with the drive shaft 164 of the drive motor 152 connected.

Das Getriebe 140 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Doppelkupplungsgetriebe mit einer ersten Vorgelegewelle 170, einer zweiten Vorgelegewelle 172 und einer Abtriebswelle 174 ausgeführt. Mit dem Planetenradträger 138 des Planetenradgetriebes 130 stehen ein erstes auf der ersten Vorgelegewelle 170 gehaltenes Zahnrad 176 und ein zweites auf der zweiten Vorgelegewelle 172 gehaltenes Zahnrad 178 in einem Verzahnungseingriff. Das erste Zahnrad 176 kann über ein Schaltelement 180 mit der ersten Vorgelegewelle 170 und das zweite Zahnrad 178 kann über ein Schaltelement 182 mit der zweiten Vorgelegewelle 172 in eine Antriebsverbindung gebracht werden. Ausgehend von den Vorgelegewellen 170, 172 kann über nicht näher zu beschreibende Zahnradpaarungen und Schaltelemente ein Kraftfluss zu der Abtriebswelle 174 geschaltet werden, die ihrerseits den Fahrantrieb 142 antreibt.The gear 140 is in the present embodiment as a dual clutch transmission with a first countershaft 170 , a second countershaft 172 and an output shaft 174 executed. With the planet carrier 138 of the planetary gear 130 are a first on the first countershaft 170 held gear 176 and a second on the second countershaft 172 held gear 178 in a meshing intervention. The first gear 176 Can via a switching element 180 with the first countershaft 170 and the second gear 178 Can via a switching element 182 with the second countershaft 172 be brought into a drive connection. Starting from the countershafts 170 . 172 can via non-descriptive gear pairings and switching elements, a power flow to the output shaft 174 are switched, in turn, the traction drive 142 drives.

Die 3b zeigt ein Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm, in dem für die fünf Übersetzungsbereiche A, B, C, D, E des Getriebes 140 die Drehzahlverläufe der zweiten elektrischen Maschine 124 über der Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs 150 aufgetragen sind. Die zweite elektrische Maschine 124 befindet sich im Generatormodus, wenn der Betrag der Drehzahl positiv ist, das heißt in der oberen Hälfte der 3b. Die im Generatormodus erzeugte elektrische Leistung muss entweder, wenn keine externe Leistungsanforderung besteht, als Blindleistung über die im Motormodus betriebene erste elektrische Maschine 122 zirkuliert werden oder sie kann dazu benutzt werden eine bestehende externe Leistungsanforderung zu decken. Besteht eine externe Leistungsanforderung, kann durch eine geeignete Wahl des jeweils geschalteten Übersetzungsbereichs des Getriebes 140 die zweite elektrische Maschine 124 ihre Drehzahlverläufe möglichst durchgängig im dem Bereich durchfahren, der einem Generatormodus entspricht. Dies kann erreicht werden, indem ein Wechseln des Übersetzungsbereichs des Getriebes 140 dann erfolgt, wenn die niedrigste Fahrgeschwindigkeit, die mit einem Drehzahlverlauf der zweiten elektrischen Maschine 124 erreicht werden kann, unterhalb der Fahrgeschwindigkeit liegt, die mit dem nächst niedrigeren Drehzahlverlauf der zweiten elektrischen Maschine 124 in dem Punkt erreicht wird, in dem dieser niedrigere Drehzahlverlauf zwischen Generator- und Motormodus wechselt. Besteht also eine externe Leistungsanforderung, so kann die zweite elektrische Maschine 124 durch geeignete Wahl des Übersetzungsbereichs des Getriebes 140 generatorisch betriebenen werden und gleichzeitig kann, sofern der externe Leistungsbedarf nicht alleine durch die zweite elektrische Maschine 124 gedeckt werden kann, die erste elektrische Maschine 122 ebenfalls generatorisch betrieben werden, da diese keine elektrische Leistung aufnehmen muss, um sie im Motorbetrieb als Blindleistung zu zirkulieren.The 3b shows a speed-speed diagram, in which for the five transmission ranges A, B, C, D, E of the transmission 140 the speed curves of the second electric machine 124 above the driving speed of the work vehicle 150 are applied. The second electric machine 124 is in generator mode when the amount of speed is positive, that is, in the upper half of 3b , The electrical power generated in the generator mode must either be reactive power via the first electric machine operated in the engine mode when there is no external power demand 122 or can be used to cover an existing external service requirement. If there is an external power requirement, this can be achieved by a suitable choice of the respective transmission ratio of the transmission 140 the second electric machine 124 Run through their speed curves as consistently as possible in the area that corresponds to a generator mode. This can be achieved by changing the gear ratio of the transmission 140 then takes place when the lowest driving speed, with a speed curve of the second electric machine 124 can be achieved, is below the vehicle speed, with the next lower speed curve of the second electric machine 124 is reached in the point where this lower speed curve alternates between generator and motor mode. So if there is an external power requirement, so can the second electric machine 124 by suitable choice of the transmission range of the transmission 140 can be operated as a generator and at the same time, if the external power requirement is not alone by the second electric machine 124 can be covered, the first electric machine 122 also be operated as a generator, since this does not have to absorb electrical power to circulate it during engine operation as reactive power.

Die 3c zeigt einen Bereich der elektrischen Leistungen der beiden elektrischen Maschinen 122, 124, aufgetragen über einem Ausschnitt der Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs 150 für drei Übersetzungsbereiche A, B, C des Getriebes 140. Die strichpunktierte Kurve entspricht der elektrischen Leistung der zweiten elektrischen Maschine 124 und die gestrichelte Kurve der elektrischen Leistung der ersten elektrischen Maschine 122. Es liegt keine externe Leistungsanforderung vor. Die 3c zeigt das Ergebnis einer Berechnung der elektrischen Leistungen, die von einer Drehzahl des Antriebsmotors 152 von 1900 U/min und einer vollständigen Leistungsauslastung des Antriebsmotors 152 ausgeht. Zu erkennen sind gegenläufige Verläufe der Leistungen der beiden elektrischen Maschinen 122, 124. Das Arbeitsfahrzeug 150 beschleunigt in dem ersten Übersetzungsbereich A des Getriebes 140. In diesem Schaltbereich werden zunächst die zweite elektrische Maschine 124 im Generatorbetrieb und die erste elektrische Maschine 122 im Motorbetrieb betrieben, so dass Blindleistung in dem Variator 120 zirkuliert. Dieser Blindleistungsfluss hält an, bis ein Wechsel der Betriebsmodi der beiden elektrischen Maschinen 122, 124 stattfindet, so dass die zweite elektrische Maschine 124 im Motorbetrieb und die erste elektrische Maschine 122 im Generatorbetrieb betrieben werden und keine Blindleistung zirkuliert. Wenn die beiden elektrischen Maschinen 122, 124 wieder ihren betragsmäßig maximalen Leistungswert erreichen, wird in den zweiten Übersetzungsbereich B des Getriebes 140 geschaltet und das Arbeitsfahrzeug 150 beschleunigt weiter. Sowohl für diesen als auch den weiteren dargestellten Übersetzungsbereich C des Getriebes 140 entsprechen die Verläufe der elektrischen Leistungen der beiden elektrischen Maschinen 122, 124 wie soeben für den Übersetzungsbereich A beschrieben, das heißt nach dem Schalten in den Übersetzungsbereich zirkuliert zunächst Blindleistung in dem Summierungsgetriebe 130, bis bei weiterer Beschleunigung die zweite elektrische Maschine 124 im Motorbetrieb und die erste elektrische Maschine 122 im Generatorbetrieb betrieben werden.The 3c shows a range of electrical power of the two electrical machines 122 . 124 , Plotted on a section of the speed of the work vehicle 150 for three transmission ranges A, B, C of the transmission 140 , The dot-dashed curve corresponds to the electrical power of the second electric machine 124 and the dashed curve of the electrical power of the first electric machine 122 , There is no external power request. The 3c shows the result of a calculation of the electrical power, the speed of a drive motor 152 1900rpm and full power utilization of the drive motor 152 emanates. It can be seen opposite characteristics of the performance of the two electrical machines 122 . 124 , The work vehicle 150 accelerated in the first transmission range A of the transmission 140 , In this switching range, first the second electric machine 124 in generator mode and the first electric machine 122 in engine operation operated, allowing reactive power in the variator 120 circulated. This reactive power flow continues until a change in the operating modes of the two electrical machines 122 . 124 takes place, so the second electric machine 124 in engine operation and the first electric machine 122 be operated in generator mode and no reactive power circulates. If the two electric machines 122 . 124 reach their maximum power value again in terms of absolute value, is in the second transmission range B of the transmission 140 switched and the work vehicle 150 accelerates further. Both for this and the other illustrated transmission range C of the transmission 140 correspond to the courses of the electrical services of the two electrical machines 122 . 124 As just described for the gear range A, that is, after switching to the gear range initially circulates reactive power in the summation 130 , until further acceleration the second electric machine 124 in engine operation and the first electric machine 122 be operated in generator mode.

Die 3d zeigt das Ergebnis einer Berechnung der elektrischen Leistungen unter Anwendung des erfindungsgemäßen Getriebeansteuerverfahrens. Auch hier wird ausgegangen von einer Drehzahl des Antriebsmotors 152 von 1900 U/min und einer vollständigen Leistungsauslastung des Antriebsmotors 152. Ferner wird von einer maximalen nach Extern abzugebenden Leistung in Höhe von X kW ausgegangen, um einen externen Leistungsbedarf zu decken. Bei der Höhe X kW nach Extern abzugebender Leistung handelt es sich lediglich um einen für die vorliegende Berechnung angenommenen Wert, der in der Realität variieren kann. Verglichen mit der 3b sind in der 3c die Verläufe der elektrischen Leistungen der beiden elektrischen Maschinen 122, 124 grundsätzlich gleich. Das heißt nach einem Wechsel der Übersetzungsbereiche des Schaltgetriebes 140 Wechseln die beiden elektrischen Maschinen 122, 124 ihre Betriebsmodi, was allerdings in der Realität infolge nicht infinitesimal kurzer Schaltzeiten nicht derart zügig erfolgen kann, und während des Durchlaufens der Übersetzungsbereiche verlaufen die elektrischen Leistungen der beiden Maschinen 122, 124 mit entgegengesetzter Steigung zu einander und kreuzen sich innerhalb eines Übersetzungsbereichs. Im Unterschied zu 3b sind bei den Verläufen der 3c die Schaltpunkte zwischen den Übersetzungsbereichen des Schaltgetriebes 140 erfindungsgemäß derart gewählt worden, dass sie, bezogen auf die Fahrgeschwindigkeit, früher vollzogen werden und die Bereiche, in denen beide elektrische Maschinen 122, 124 im Generatorbetrieb betrieben werden, vergrößert beziehungsweise bezogen auf Fahrgeschwindigkeitsbereiche verbreitert werden. Verglichen mit der 3b, in denen in bestimmten Bereichen ein Leistungsanteil als Blindleistung in dem Variator 120 zirkuliert, wird bei dem in der 3c dargestellten Getriebeansteuerverfahren gemäß der Erfindung dieser Leistungsanteil über die Steuerung 126 als externe Leistung einem externen elektrischen Verbraucher zur Verfügung gestellt und zumindest überwiegend nicht in dem Variator 120 zirkuliert. In der 3c sind bezogen auf die Fahrgeschwindigkeit lediglich verhältnismäßig schmale Bereiche zu erkennen, in denen eine Blindleistung in dem Variator 120 zirkuliert. In diesen Bereichen übersteigt die durch die zweite elektrische Maschine 124 generatorisch erzeugte Leistung die nach Extern abgegebene Leistung von X kW, so dass die erste elektrische Maschine 122 motorisch betrieben wird, um diese überschüssige Leistung aufzunehmen, welche dann als Blindleistung in dem Variator 120 zirkuliert. Auch sind in der 3c Bereiche zu erkennen, in denen die zweite elektrische Maschine 124 motorisch und die erste elektrische Maschine 122 generatorisch betrieben werden, wobei allerdings die von der ersten elektrischen Maschine 122 erzeugte elektrische Leistung die von der zweiten elektrischen Maschine 124 aufgenommene Leistung übersteigt, so dass die den Leistungsbedarfs der zweiten elektrischen Maschine 124 übersteigende Leistung als externe Leistung zur Verfügung gestellt werden kann.The 3d shows the result of a calculation of the electric powers using the transmission control method according to the invention. Again, it is assumed that a speed of the drive motor 152 1900rpm and full power utilization of the drive motor 152 , It is also assumed that a maximum output of X kW will be required to cover an external power requirement. The level of X kW output to be given externally is merely a value assumed for the present calculation, which may vary in reality. Compared with the 3b are in the 3c the curves of the electrical power of the two electrical machines 122 . 124 basically the same. That is, after a change of the transmission ranges of the gearbox 140 Change the two electrical machines 122 . 124 their operating modes, which, however, can not be done so quickly in reality due to not infinitesimal short switching times, and during the passage of the translation ranges run the electrical performance of the two machines 122 . 124 with opposite slope to each other and intersect within a translation range. In contrast to 3b are in the course of the 3c the switching points between the transmission ranges of the gearbox 140 According to the invention have been chosen such that they are carried out earlier, based on the driving speed and the areas where both electrical machines 122 . 124 be operated in generator mode, enlarged or widened based on driving speed ranges. Compared with the 3b in which in certain areas a power component as reactive power in the variator 120 is circulated at the in the 3c illustrated transmission control method according to the invention, this power component via the controller 126 as an external power provided to an external electrical load and at least predominantly not in the variator 120 circulated. In the 3c are relative to the vehicle speed only relatively narrow areas to detect where a reactive power in the variator 120 circulated. In these areas exceeds that through the second electric machine 124 regenerated power generated by external power of X kW, so that the first electric machine 122 is powered to absorb this excess power, which then as reactive power in the variator 120 circulated. Also in the 3c Detecting areas where the second electric machine 124 motor and the first electric machine 122 be operated as a generator, although that of the first electric machine 122 generated electric power from the second electric machine 124 absorbed power exceeds, so that the power requirements of the second electric machine 124 performance can be provided as external service.

Im Folgenden werden anhand der 4a bis 5b Antriebsanordnungen eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs mit einer Konfiguration beschrieben, die beim Wechseln der Übersetzungen des Getriebes 240, 340 keinen oder nur einen sehr geringen Drehzahlsprung der zweiten elektrischen Maschine 224, 324 erfordert.The following are based on the 4a to 5b Drive arrangements of an agricultural work vehicle having a configuration described when changing the translations of the transmission 240 . 340 no or only a very small speed jump of the second electric machine 224 . 324 requires.

In den 4a, 4b werden bereits in den vorherigen Figuren beschriebene Bauteile ein weiteres Mal mit einem um 100 hochgesetztem Bezugszeichen versehen. Die 4a zeigt eine von einem Antriebsmotor 252 angetriebene Getriebevorrichtung 200 für ein landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug mit einem Variator 220 und einem drei Planetenradsätze 234 1–234 3 und fünf Schaltelementen 236 1–236 5 umfassenden Getriebe 240. Der Variator 220 umfasst ein Summierungsgetriebe 230, eine erste und eine zweite elektrische Maschine 222, 224 und eine Steuerung 226. Auf eine Beschreibung der Funktionsweise der Getriebevorrichtung 200 gemäß 4a wird verzichtet. In the 4a . 4b are already described in the previous figures components again with a order 100 provided high reference number. The 4a shows one of a drive motor 252 driven transmission device 200 for an agricultural work vehicle with a variator 220 and one of three planetary gear sets 234 1 - 234 3 and five switching elements 236 1 - 236 5 comprehensive transmission 240 , The variator 220 includes a summation gear 230 , a first and a second electric machine 222 . 224 and a controller 226 , For a description of the operation of the transmission device 200 according to 4a is waived.

Die 4b zeigt ein Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm, in dem für vier Übersetzungsbereiche der Getriebevorrichtung 200 die Drehzahlverläufe der zweiten elektrischen Maschine 224 über der Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs aufgetragen sind. Die zweite elektrische Maschine 224 befindet sich auf dem Abschnitt eines jeden Drehzahlverlaufs im Generatorbetrieb, der sich links an den Nulldurchgang des jeweiligen Drehzahlverlaufs anschließt. Besteht eine externe Leistungsanforderung, kann durch geeignete Wahl des eingestellten Übersetzungsbereichs des Getriebes 240 ein möglichst durchgängiger Generatorbetrieb der zweiten elektrischen Maschine 224 erreicht werden, wenn die niedrigste Fahrgeschwindigkeit, die mit einem Drehzahlverlauf der zweiten elektrischen Maschine 224 erreicht werden kann, unterhalb der Fahrgeschwindigkeit liegt, die mit dem nächst niedrigeren Drehzahlverlauf der zweiten elektrischen Maschine 224 in dem Punkt erreicht wird, in dem dieser niedrigere Drehzahlverlauf zwischen Generator- und Motormodus wechselt.The 4b shows a speed-speed diagram, in which for four transmission ranges of the transmission device 200 the speed curves of the second electric machine 224 are plotted above the travel speed of the work vehicle. The second electric machine 224 is located on the section of each speed curve in generator mode, which connects to the left of the zero crossing of the respective speed curve. If there is an external power request, can by suitable choice of the set transmission range of the transmission 240 a possible continuous generator operation of the second electric machine 224 be achieved when the lowest driving speed, with a speed curve of the second electric machine 224 can be achieved, is below the vehicle speed, with the next lower speed curve of the second electric machine 224 is reached in the point where this lower speed curve alternates between generator and motor mode.

In den 5a, 5b werden bereits in den vorherigen Figuren beschriebene Bauteile ein weiteres Mal mit einem um 100 hochgesetztem Bezugszeichen versehen. Die 5a zeigt eine von einem Antriebsmotor 352 angetriebene Getriebevorrichtung 300 für ein landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug mit einem Variator 220 und einem Gruppenschaltgetriebe 340 mit drei Schaltgruppen. Zwischen dem Antriebsmotor 352 und dem Variator 320 kann ein Umkehrgetriebe 328 vorgesehen sein. Ebenfalls kann ein nicht dargestelltes Kriechganggetriebe vorgesehen sein. Der Variator 320 umfasst zwei Summierungsgetriebe 330 1, 330 2, eine erste und eine zweite elektrische Maschine 322, 324, eine Steuerung 326 und zwei Übersetzungsstufen 332 1, 332 2, über die jeweils der Kraftfluss in das Gruppenschaltgetriebe 340 geführt wird. Infolge der zwei Summierungsgetriebe 330 1, 330 2 und den drei Schaltgruppen des Gruppenschaltgetriebes 340 ergeben sich sechs Übersetzungsbereiche bei der Getriebevorrichtung 300. Auf eine weitere Beschreibung der Funktionsweise der Getriebevorrichtung 300 gemäß 5a wird verzichtet.In the 5a . 5b are already described in the previous figures components again with a order 100 provided high reference number. The 5a shows one of a drive motor 352 driven transmission device 300 for an agricultural work vehicle with a variator 220 and a group transmission 340 with three switching groups. Between the drive motor 352 and the variator 320 can be a reverse gear 328 be provided. Also, an unillustrated creep gear can be provided. The variator 320 includes two summation gears 330 1 , 330 2 , a first and a second electric machine 322 . 324 , a controller 326 and two translation stages 332 1 , 332 2 , via each of the power flow in the group transmission 340 to be led. As a result of the two summation gears 330 1 , 330 2 and the three shift groups of the group transmission 340 there are six transmission ranges in the transmission device 300 , For a further description of the operation of the transmission device 300 according to 5a is waived.

Die 5b zeigt ein Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm, in dem für die sechs Übersetzungsbereiche der Getriebevorrichtung 300 die Drehzahlverläufe der zweiten elektrischen Maschine 324 über der Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs aufgetragen sind. Bezüglich der Beschreibung des Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramms der 5b wird auf die entsprechende Beschreibung zu der 4b verwiesen, da sich die Drehzahlverläufe der 4b und 5b qualitativ entsprechen.The 5b shows a speed-speed diagram in which for the six transmission ranges of the transmission device 300 the speed curves of the second electric machine 324 are plotted above the travel speed of the work vehicle. Regarding the description of the speed-speed diagram of 5b is to the appropriate description to the 4b referenced, since the speed curves of the 4b and 5b correspond qualitatively.

In den 6a, 6b werden bereits in den vorherigen Figuren beschriebene Bauteile ein weiteres Mal mit einem um 100 hochgesetztem Bezugszeichen versehen. Die 6a und 6b zeigen eine von einem Antriebsmotor 452 angetriebene ausgangsgekoppelte Getriebevorrichtung 400 mit einem Variator 420 und einem Gruppenschaltgetriebe 440 mit drei Schaltgruppen. Der Variator 420 umfasst ein Summierungsgetriebe 430, eine erste und eine zweite elektrische Maschine 422, 424 und eine Steuerung 426. Der Antrieb der ersten elektrischen Maschine 422 erfolgt über das Sonnenrad 432 des Summierungsgetriebes 430, wobei der Antrieb über eine Hohlwelle 442 durch das Gruppenschaltgetriebe 440 durchgeführt ist. Der Antrieb der zweiten elektrischen Maschine 424 erfolgt über das Hohlrad 434 des Summierungsgetriebes 430. Auf eine weitere Beschreibung der Funktionsweise der Getriebevorrichtung 400 gemäß 6a wird verzichtet.In the 6a . 6b are already described in the previous figures components again with a order 100 provided high reference number. The 6a and 6b show one of a drive motor 452 driven output gear device 400 with a variator 420 and a group transmission 440 with three switching groups. The variator 420 includes a summation gear 430 , a first and a second electric machine 422 . 424 and a controller 426 , The drive of the first electric machine 422 via the sun gear 432 of the summation gear 430 , where the drive via a hollow shaft 442 through the group transmission 440 is performed. The drive of the second electric machine 424 takes place via the ring gear 434 of the summation gear 430 , For a further description of the operation of the transmission device 400 according to 6a is waived.

Die 6b zeigt ein Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm, in dem für die drei Übersetzungsbereiche der Getriebevorrichtung 400 die Drehzahlverläufe der zweiten elektrischen Maschine 424 über der Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs aufgetragen sind. Bezüglich der Beschreibung des Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramms der 5b wird auf die entsprechende Beschreibung zu der 3b verwiesen, da sich die Drehzahlverläufe der 3b und 6b qualitativ entsprechen, mit dem Unterschied, dass in 6b sich die zweite elektrische Maschine 424 im Generatormodus befindet, wenn der Betrag der Drehzahl negativ ist, das heißt in der unteren Hälfte der 6b.The 6b shows a speed-speed diagram in which for the three transmission ranges of the transmission device 400 the speed curves of the second electric machine 424 are plotted above the travel speed of the work vehicle. Regarding the description of the speed-speed diagram of 5b is to the appropriate description to the 3b referenced, since the speed curves of the 3b and 6b correspond qualitatively, with the difference that in 6b the second electric machine 424 is in generator mode when the amount of speed is negative, that is in the lower half of 6b ,

In den 7a, 7b werden bereits in den vorherigen Figuren beschriebene Bauteile ein weiteres Mal mit einem um 100 hochgesetztem Bezugszeichen versehen. Die 7a und 7b zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer compoundgekoppelten Getriebevorrichtung 500, 600. Eine compoundgekoppelten Konfiguration erfordert eine enges Zusammenspiel beider elektrischer Maschinen 522, 624, 522, 624, da keine der keine unmittelbar mit einer Eingangsdrehzahl oder einer Ausgangsdrehzahl eines Summierungsgetriebes gekoppelt ist. Vielmehr kann jede der elektrischen Maschinen derart angesteuert werden, dass sie anteilig und komplementär spannungsgeregelt oder drehzahlgeregelt betrieben werden. Auch bei den gezeigten compoundgekoppelten Getriebevorrichtung 500, 600 kann das Getriebe 540, 640 in einem Übersetzungsbereich betrieben werden, dass beide elektrische Maschinen 522, 624, 522, 624 generatorisch betrieben werden können.In the 7a . 7b are already described in the previous figures components again with a order 100 provided high reference number. The 7a and 7b each show an embodiment of a compound-coupled transmission device 500 . 600 , A compound coupled configuration requires close interaction of both electrical machines 522 . 624 . 522 . 624 because none of these are not directly coupled to an input speed or an output speed of a summation gear. Rather, each of the electrical machines can be controlled in such a way that they are proportionally and complementarily voltage-controlled or speed-controlled. Also in the compound coupled transmission device shown 500 . 600 can the gearbox 540 . 640 be operated in a translation area that both electrical machines 522 . 624 . 522 . 624 can be operated as a generator.

Zusammenfassend ergibt sich bei einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerung der beispielmäßig beschriebenen Getriebevorrichtung die Möglichkeit beide elektrische Maschinen im Generatorbetrieb zu betreiben, wodurch der Gesamtwirkungsgrad der Getriebevorrichtung steigt. Zudem ergibt sich durch das Getriebesteuerverfahren die Möglichkeit mit der bestehenden Getriebevorrichtung in einer relevanten Größenordnung elektrische Leistung zu generieren.In summary, in a transmission control according to the invention of the transmission device described by way of example the possibility to operate both electric machines in the generator mode, whereby the overall efficiency of the transmission device increases. In addition, the transmission control method makes it possible to generate electrical power with the existing transmission device in a relevant order of magnitude.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Getriebevorrichtung transmission device
2020
Variator variator
2222
elektrische Maschine electric machine
2424
elektrische Maschine electric machine
2626
Steuerung control
27 27
Energiespeicher energy storage
2828
Umkehrgetriebe reverse gear
3030
Summierungsgetriebe summing
4040
Getriebe transmission
4242
Fahrantrieb traction drive
4444
Antriebsachse drive axle
4646
Kriechganggetriebe creeper
4848
Differentialgetriebe differential gear
5050
Arbeitsfahrzeug working vehicle
5252
Antriebsmotor  drive motor
5454
Leistungsschnittstelle Power interface
5656
Anbaugerät attachment
5858
Räder bikes
6060
elektrischer Verbraucher electrical consumer
134134
Hohlrad ring gear
136136
Sonnenrad sun
138138
Planetenradträger planet
162162
Schaltelement switching element
164164
Antriebswelle drive shaft
166166
Stirnradstufe spur gear
168168
Stirnradstufe spur gear
170170
Vorgelegewelle  Countershaft
172172
Vorgelegewelle  Countershaft
174174
Abtriebswelle output shaft
176176
erstes Zahnrad first gear
178178
zweites Zahnrad second gear

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (4)

Verfahren zur Ansteuerung einer leistungsverzweigten Getriebevorrichtung (10), insbesondere in einem Fahrzeug (50), wobei die Getriebevorrichtung (10) einen elektrischen Variator (20) und ein Getriebe mit verstellbarer Übersetzung (40) umfasst, um einen Antriebsmotor (52) mit einem Fahrantrieb (42) des Fahrzeugs (50) zu verbinden und wobei der elektrische Variator (20) ein Summierungsgetriebe (30), zumindest eine erste und zumindest eine zweite elektrische Maschine (22, 24) und eine Steuerung (26) der elektrischen Maschinen (22, 24) zum stufenlosen Variieren einer Übersetzung des Summierungsgetriebes (30) umfasst, bei dem bei Erkennen einer externen Leistungsanforderung eines elektrischen Verbrauchers (60) ein Übersetzungsbereich des Getriebe mit verstellbarer Übersetzung (40) derart eingestellt wird, dass die erste elektrische Maschine (22) generatorisch und die zweite elektrische Maschine (24) derart betrieben wird, dass eine bezogen auf die externe Leistungsanforderung bestehende Leistungsunterdeckung oder Leistungsüberdeckung kompensiert wird.Method for controlling a power-split transmission device ( 10 ), in particular in a vehicle ( 50 ), wherein the transmission device ( 10 ) an electric variator ( 20 ) and a transmission with adjustable translation ( 40 ) to a drive motor ( 52 ) with a drive ( 42 ) of the vehicle ( 50 ) and wherein the electric variator ( 20 ) a summation gear ( 30 ), at least one first and at least one second electric machine ( 22 . 24 ) and a controller ( 26 ) of electrical machines ( 22 . 24 ) for infinitely varying a ratio of the summation gear ( 30 ), in which upon detection of an external power requirement of an electrical consumer ( 60 ) a transmission range of the transmission with adjustable translation ( 40 ) is set such that the first electric machine ( 22 ) regenerative and the second electric machine ( 24 ) is operated such that a relation to the external power requirement existing power shortage or power coverage is compensated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übersetzung des Getriebes (40) unter Berücksichtigung eines Fahrwiderstandes, der externen Leistungsanforderung und eines Fahrgeschwindigkeitswunsches eingestellt wird.Method according to Claim 1, characterized in that a transmission ratio ( 40 ) is set in consideration of a running resistance, the external power demand and a travel speed request. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Steuerung (26) verbundener Energiespeicher (27) vorgesehen ist, um eine bezogen auf die externe Leistungsanforderung bestehende Leistungsüberdeckung oder Leistungsunterdeckung zu kompensieren.Method according to claim 1 or 2, characterized in that one with the control ( 26 ) connected energy store ( 27 ) is provided to compensate for a performance overrun or undersupply related to the external power request. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuerung (26) eine Drehmomentverstellung der elektrischen Maschinen (22, 24) unabhängig von der Drehzahl der elektrischen Maschinen (22, 24) erfolgen kann, um Energie in jede der elektrischen Maschinen (22, 24) oder einen Energiespeicher (27) zu speisen und jede der beiden elektrische Maschinen (22, 24) generatorisch zu betreiben.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that via the controller ( 26 ) a torque adjustment of the electrical machines ( 22 . 24 ) regardless of the speed of the electrical machines ( 22 . 24 ) can be done to transfer energy into each of the electrical machines ( 22 . 24 ) or an energy store ( 27 ) and each of the two electrical machines ( 22 . 24 ) to operate as a generator.
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